JP2004512965A - レーザーハイブリッド溶接工程用の装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、レーザーハイブリッド溶接工程のための装置、特にはレーザーハイブリッド溶接ヘッド（１）に関する。レーザー（４）若しくはレーザー光装置又は集光調節ユニット及びアーク溶接工程のための溶接トーチ（５）又は溶接ワイヤー供給装置の構成要素、並びに、少なくとも１つの供給管（９）及び排出管（１０）によって圧気供給装置に接続される、クロスジェット（８）を形成するための装置は、少なくとも１つの組立要素（２）に配置される。圧気のクロスジェット（８）のための供給管（９）及び排出管（１０）は、２つの要素、特に、レーザー（４）若しくはレーザー光装置又は光学的焦点調節装置と、溶接トーチ（５）又は溶接ワイヤー供給装置（２１）の構成要素との間に配置される。

Description

【０００１】
本発明は、レーザーハイブリッド溶接工程用の装置に関し、特にレーザーハイブリッド溶接ヘッド、並びに請求項１及び１４に記述されているようなレーザーハイブリッド溶接工程用のクロスジェット案内装置に関する。
【０００２】
レーザー若しくはレーザー光装置又は光学集光ユニット及び溶接バーナーが、少なくとも１つの組立プレートに配置されるレーザーハイブリッド溶接工程用の装置、特にレーザーハイブリッド溶接ヘッドが既に公知である。この場合、クロスジェットを形成するためのクロスジェット案内装置がレーザー又は光学集光ユニット割り当てられ、またクロスジェット案内装置は、少なくとも１つの供給管と排出管とを介して圧縮空気供給システムと接続される。いわゆるクロスジェットによって、溶接工程中に発生する溶接スパッタが、レーザー若しくはレーザー光装置又は光学集光ユニットのレンズ部分から遠ざけられる。この場合、供給管及び排出管は、レーザー若しくはレーザー光装置又は光学集光ユニットの両側に配置される。このような装置による溶接工程では、上記のレーザー若しくはレーザー光装置又は光学集光ユニットによって、加工品の表面が加熱されるか、あるいは加工品表面の下方の対応する焦点の合焦によってレーザー光線による溶融又は溶込みが容易に達成され、また後続のアーク溶接工程によって溶込みのさらなる拡大ならびに溶接ワイヤ又は追加材料の供給による溶接ビードの形成が行われる。
【０００３】
この装置の不都合は、供給管及び排出管の両側を通る供給によって相当な空間が必要となり、その結果、このようなレーザーハイブリッド溶接ヘッドのサイズが実質的に大きくなることである。
【０００４】
さらに、レーザー若しくはレーザー光装置又は光学集光ユニットの両側に配置された、供給される圧縮空気用の流出要素及び流入要素を有し、この結果、解放された金属部分を受容するために、対応するクロスジェット、すなわち空気流を流出要素と流入要素との間に形成することができるクロスジェットの形成装置が公知である。
【０００５】
この場合の不都合は、このような構造によって大きな面積のクロスジェットの形成が必要となり、この結果、クロスジェットの領域に非常に高い負圧が生じ、故にこの負圧が、雰囲気の保護ガスを吸引しないために、雰囲気の保護ガスを有する溶接工程から大きな間隔を空けねばならないことである。
【０００６】
本発明の課題は、レーザーハイブリッド溶接工程用の装置の、特にレーザーハイブリッド溶接ヘッド、並びにレーザーハイブリッド溶接ヘッド及びクロスジェット案内装置のコンパクトなサイズ及びより簡単な構造が提供されるクロスジェット案内装置を提供することである。
【０００７】
本発明の上記課題は、請求項１の特徴部分に記述されているように、両方の構成要素の間に、特にレーザー若しくはレーザー光装置又は光学集光ユニットと溶接ワイヤ用の溶接バーナー又は供給装置の要素との間に、クロスジェット用の圧縮空気の供給管及び排出管が配置されることによって解決される。この場合、レーザーハイブリッド溶接ヘッドの特別な構造によって、個々の構成要素の周囲にいかなるラインも、また溶接工程の領域の中までいかなるラインも配置されないようにすることが有利である。これは、これらのラインの全てが対向側で構成要素と接続されるからである。このことによって、張り出すラインが構成要素の周囲に一切配置されないので、レーザーハイブリッド溶接ヘッドが対象物に吊設されたままであることが防止される。重要な利点は、張り出しライン又は部分に注意を払う必要がないので、レーザーハイブリッド溶接ヘッドが、ロボットとの、特にロボットアームのマニピュレータとの固定部に対し対称に構成されるので、レーザーハイブリッド溶接ヘッドをロボットの変更なしに、特にそのプログラミングされた走行面を左右対称に使用できることにあり、この結果、特別な構造によって、アクセスが難しい箇所においてもレーザーハイブリッド溶接ヘッドを使用できる。
【０００８】
さらに有利な形態が請求項２〜１３に記述されている。有利な形態から得られる長所は、詳細な説明から理解することができる。
【０００９】
さらに、本発明の課題は、クロスジェット案内装置のハウジング内に、開口部を通って延在するレーザー光線用の導通開口部を配置することによって解決され、この場合、請求項１４の特徴部分に記述されているように、開口部の前面に、圧縮空気用、特にクロスジェット又はクロスジェット放射用の流出チャネル及び対向流入チャネルが配置される。この場合、クロスジェット案内装置によるクロスジェットのこのような形成によって、閉じたシステムがハウジング内部に形成されることが有利であり、これによって、クロスジェット放射が開口部内部にのみ生じ、したがって、この開口部の外側に空気流は全く形成されないか、あるいはごく僅かな空気流しか形成されない。これによって、クロスジェット又はクロスジェット案内装置の溶接工程からの、特にアーク溶接工程からの非常に僅かな間隔を形成することができ、この結果、レーザーハイブリッド溶接ヘッドのサイズが相当に低減され、故にレーザーハイブリッド溶接ヘッドの取扱いが本質的に改善される。
【００１０】
さらに有利な形態が請求項１５〜２１に記述されている。有利な形態から得られる長所は、詳細な説明から理解することができる。
【００１１】
同時に、本発明の課題は、バーナー又は溶接バーナーが複数の独立したモジュールから構成され、また請求項２２の上位概念に記述されているように、少なくとも１つのモジュール、特にバーナー本体が、多様な接合工程、特に溶接工程又は半田付け工程に改造可能であることによって解決される。この場合、レーザーハイブリッド溶接工程に大きなコストをかけずに、溶接又は半田付けのような非常に様々な接合方法に適合できる。これは有利である。同様に、重要な利点は、レーザーハイブリッド溶接ヘッドの特別な構造によって、バーナー本体を他の溶接方法に変更する際に自動化が達成されることにある。
【００１２】
さらに有利な形態が請求項２３〜２８に記述されている。有利な形態から得られる長所は、詳細な説明から理解することができる。
【００１３】
本発明をより良く理解するために、添付図面に示した実施例を参照して詳細に説明する。
【００１４】
最初に、記述された異なる実施態様において、同様の部分には同様の参照番号又は同様の構成要素番号が付与されることを指摘する。この場合、説明全体に含まれる開示は、同様の参照番号又は同様の構成要素番号を有する同様の部分に意味に即して転用できる。詳細な説明に選択された例えば上部、下部、側方等のような位置表示も、直接記述ならびに図示された図面に適用され、また位置変更の場合、新しい位置の意味に即して転用すべきである。さらに、図示及び記述された異なる実施例からの個々の特徴又は特徴の組合せも、それ自体独自の創意に富んだ又は本発明による解決方法であり得る。
【００１５】
図１〜図５において、装置、特にレーザーハイブリッド溶接ヘッド１の実施例と、レーザーハイブリッド溶接ヘッド１の個々の構成要素を組み立てるために特別に形成された組立要素２とが示されている。
【００１６】
本発明によるレーザーハイブリッド溶接ヘッド１の場合、従来技術から公知の市販の要素又は構成要素群が、互いに特別に組み合わされて互いに利用又は使用される。この場合、ロボット、特に概略的に示したようなロボットアーム３と接続された組立要素２には、概略的に示されるような、レーザー４若しくはレーザー光装置又は光学集光ユニット及びアーク溶接工程６用の溶接バーナー５の要素、あるいは溶接ワイヤ又は電極用の供給装置、並びに少なくとも１つの供給管９と排出管１０とを介して圧縮空気供給システム（図示せず）と接続された、クロスジェット８を形成するための装置が配置される。
【００１７】
本発明によるレーザーハイブリッド溶接ヘッド１の場合、組立要素２は、図２に従って、レーザーハイブリッド溶接ヘッド１の構成要素用の固定用切欠き１２を有する有形部材１１によって形成される。有形部材１１は、好ましくは排出管１０を形成するか又はそれと接続される、中心に延在する通過チャネル１３を備え、またこのチャネル１３に対して平行に、好ましくは供給管９を形成するか又はそれと接続される２つの他のチャネル１４、１５が配置されるように形成される。これによって、クロスジェット８用に供給される圧縮空気の供給管９及び排出管１０が、概略的に示したように、両方の構成要素の間に、特にレーザー４若しくはレーザー光装置又は光学集光ユニットと溶接バーナー５の要素との間に配置可能になる。この場合、図１及び図２に図示され実施例では、供給管９及び排出管１０は組立要素２内に、特に有形部材１１内に一体化され、これによって、クロスジェット８用の圧縮空気の供給及び排出は、クロスジェット案内装置７の側で行われる。しかし、次に図６に記述又は図示される実施例では、供給管９及び排出管１０は、組立要素２又は有形部材１１に一体化されず、有形部材１１に対して平行に延在して配置され、この場合、これらの管は再び両方の構成要素の間、特にレーザー４と溶接バーナー５との間に配置される。この実施例（図６）では、有形部材１１は内部にあるチャネル１３〜１５を有しない。
【００１８】
有形部材１１と、ロボット、特にロボットアーム３のマニピュレータ１６とが最適に固定されるように、有形部材１１は、図１に示されるように、固定装置１７を介してロボットのマニピュレータ１６に接続される。この場合、ロボット、特にロボットアーム３のマニピュレータ１６と有形部材１１との間に遮断装置１８が配置される。この遮断装置１８は、例えばレーザーハイブリッド溶接ヘッド１が対象物の上を走行する際に言えることであるが、レーザーハイブリッド溶接ヘッド１に対応する力が作用することを遮断装置１８によって適切に回避するために役立ち、この場合、遮断装置１８を作動するために所定の力が必要である。このような遮断装置１８の重要な利点は、レーザーハイブリッド溶接ヘッド１が所定の姿勢又は位置に保持されることにあり、所定の力が作用したときにレーザーハイブリッド溶接ヘッド１に力が作用することをこのヘッドを遮断装置１８によって回避し、この場合、力の作用後に、レーザーハイブリッド溶接ヘッド１は遮断装置１８によって再び元の姿勢又は位置に戻される。
【００１９】
溶接バーナー５の要素は、市販のバーナー用の構成部品全体が一体化されたバーナー本体１９と固定本体２０とによって形成される。溶接バーナー５は、ＭＩＧ／ＭＡＧ溶接工程、すなわちアーク溶接工程６を形成するためのＭＩＧ／ＭＡＧ溶接バーナーによって形成される。この場合、有形部材１１における固定本体２０の簡単な固定及び調整が可能になり、またバーナー本体１９を介してアーク溶接工程６への確実なワイヤ供給、並びに供給される溶接ワイヤ２１とエネルギー、特に電流及び電圧との非常に良好な接触が達成されるように、従来技術から公知のバーナーについて溶接バーナー５の個々の要素のみが変更されている。
【００２０】
さらに、バーナー本体１９と固定本体２０との間に他の遮断装置２２が配置され、この結果、既述したように、対応する力を固定本体に作用させると、固定本体２０に対応するバーナー本体１９の運動が可能になる。この場合、この遮断装置２２は、対応する運動を作動させるために、バーナー本体１９に対する力の作用が、レーザーハイブリッド溶接ヘッド１全体の遮断装置１８のために必要であるよりも実質的に僅かな力で済むように構成される。
【００２１】
この場合、使用される遮断装置１８、２２は、遮断装置１８、２２の作動の際に対応する信号を生成するセンサ（図示せず）を備える。このため、遮断装置１８、２２、特にセンサは、ロボット用及び溶接装置（図示せず）用の少なくとも一方の制御装置に接続され、この結果、１つ又は両方のセンサの作動の際に制御装置はその作動を検知できる。これによって、例えば、ロボットアーム３、すなわちレーザーハイブリッド溶接ヘッド１のさらなる運動、あるいは溶接工程を停止することができ、これによって、対応する力が作用する際に個々の構成要素の破壊が防止される。
【００２２】
本発明によるレーザーハイブリッド溶接ヘッド１では、クロスジェット案内装置７は有形部材１１の前面２３に固定され、この結果、図示された実施例（図１）の場合、チャネル１４及び１５を介して供給される圧縮空気及びチャネル１３を介して排出される圧縮空気は、クロスジェット案内装置７に直接送られる。このため、クロスジェット案内装置７の内部には、クロスジェット案内装置７のハウジング２７から形成される対応するチャネル２４〜２６が配置される。この場合、これらのチャネル２４〜２６はハウジング２７の片側に配置され、この結果、この側の領域にのみ、対応するライン、特にチャネル１３〜１５又は供給管９及び排出管１０が配置されなければならない。
【００２３】
図示した実施例の場合、クロスジェット案内装置７は、特に図３〜図５に示されるように、好ましくはＬ字状の形状を有し、この結果、クロスジェット案内装置７は、レーザー４若しくはレーザー光装置又は光学集光ユニット、あるいはレーザー４用の対応する保護ガラスの監視付きの保護ガラス２９の下方に、好ましくは所定の間隔２８で延在又は形成される。さらに、クロスジェット案内装置７のハウジング２７は、クロスジェット８が形成される開口部３０又は切欠きを備え、すなわち、クロスジェット案内装置７は、概略的に示したレーザー４のレーザー光線３１が貫通放射される開口部３０を備え、この場合、圧縮空気はレーザー光線３１に対し好ましくは９０°の角度で開口部３０を貫通して流れ、故に開口部３０内にクロスジェット放射３２が形成される。
【００２４】
これについては、図３〜図５にクロスジェット案内装置７が詳細に示され、図３にハウジング２７の平面図が示され、また図４と図５に、ハウジング２７のそれぞれ１つの正面図（図３の切断線ＩＶ−ＩＶ及びＶ−Ｖによる）が示される。
【００２５】
この場合、クロスジェット案内装置７は、例えば、一部分又は複数部分の鋳物部分又はアルミニウム若しくはプラスチックからなるダイカスト部分から形成することができる。当然、従来技術から公知である任意の全てのハウジング２７の構造を使用することが可能であり、この場合、開口部３０の対応する形成のみで済み、また開口部３０はハウジング内部でチャネル２４〜２６と接続される。クロスジェット案内装置７のハウジング２７内には、すなわち有形部材１１のチャネル１３〜１５を延長するためのチャネル２４〜２６、すなわち供給管及び排出管９、１０の延長部が配置され、またこれらの延長部は開口部３０に延在して、開口部３０の前面に流出チャネル３３並びに対向流入チャネル３４を形成し、すなわち、クロスジェット案内装置７のハウジング２７内に、開口部３０を通して延在するレーザー光線３１用の導通開口部３０が配置され、また開口部３０の前面に、圧縮空気用、特にクロスジェット８又はクロスジェット放射３２用の流出チャネル３３及び対向流入チャネル３４が配置される。
【００２６】
これによって、供給される圧縮空気が流出チャネル３３を介して開口部３０内に流出し、対向側面において再び流入チャネル３４内に流入し、これによって、圧縮空気は、開口部３０内に空気流、特にクロスジェット放射３２を生成又は形成する。この場合、チャネル２４〜２６のガイド、並びに流入及び流出チャネル３３、３４の形状は任意に形成可能であり、また図示された実施例に限定されない。クロスジェット案内装置７の開口部３０内において、横方向流、すなわちいわゆるクロスジェット８が形成されることを保証するだけでよい。
【００２７】
ハウジング２７は、圧縮空気の供給及び排出が前面又は側面で行われるように形成されることが有利である。しかし、異なる、特に対向するハウジング２７の前面又は側面で圧縮空気の供給及び排出を行うことが同様に可能である。
【００２８】
さらに、ハウジング２７を直方体状又はＬ字状に形成することが可能であり、この場合、開口部３０はハウジング２７を通して延在し、対向する２つの側面に対しほぼ垂直に方向付けられる。さらに、ハウジング２７は、圧縮空気の少なくとも１つの部分流を排出するための他のチャネルを備えることができる。少なくとも２つの部分流で圧縮空気を排出することによって、汚染又は溶接粒子のより容易な排出を達成することができる。
【００２９】
クロスジェット案内装置７、特に、形成されたクロスジェット８は、概略的に示したように、溶接工程において発生する溶接スパッタをレーザー４の光学装置若しくはレーザー光レンズ又は光学集光ユニットあるいはこれらの構成要素の前に配置された保護ガラス２９から遠ざける役割を有する。この場合、クロスジェット８は、レーザー４若しくはレーザー光装置又は光学集光ユニットの下方に、すなわちレーザー４と、レーザー４又は溶接バーナー５の実施すべき溶接工程の領域との間に配置される。クロスジェット案内装置７、特にクロスジェット８は、図３の矢印で概略的に示されているように、前記案内装置からクロスジェット放射３２が、特に空気流が発生されるように形成される。クロスジェット８、特にクロスジェット放射３２は、１００〜６００ｍ／秒の流れ速度、及び２．５〜６ｂａｒのクロスジェット圧力の少なくとも一方を有することが好ましい。クロスジェット８は超音波流を発生することができ、またクロスジェット案内装置７内にいわゆるラバルノズルが形成される。
【００３０】
クロスジェット放射３２を、特に圧縮空気をレーザーハイブリッド溶接ヘッド１の領域から、特にアーク溶接工程６の領域から導くことができるように、クロスジェット案内装置７内に、クロスジェット放射３２を誘導するための対応するチャネル２６が配置される。すなわち、クロスジェット案内装置７のチャネル２４、２５を介して発生されるクロスジェット放射３２は、クロスジェット案内装置７の開口部３０内でチャネル２６の中に流入し、またこのチャネルから、有形部材１１内のチャネル１３の中に、特に排出管１０の中に転送され、この結果、クロスジェット放射３２によって吸収される溶接スパッタ、特にレーザー４若しくはレーザー光装置又は光学集光ユニットの方向に向かう材料は、排出管１０を介してレーザーハイブリッド溶接ヘッド１の領域から導かれる。この場合、排出管１０は吸引装置と接続されるので、排出管１０内の対応する負圧、すなわち、クロスジェット案内装置７の開口部３０からのクロスジェット放射３２の吸引が行われる。流入チャネルを介したクロスジェット放射３２の排出の改良が可能になるように、流入チャネル３４は、流出チャネル３３よりも大きな容量を有する。
【００３１】
このようなレーザーハイブリッド溶接ヘッド１において重要なことは、クロスジェット８の配置が、アーク溶接工程６から規定の間隔で行われることである。この理由は、この間隔において対応する保護ガス雰囲気（図示せず）が形成され、従って、クロスジェット案内装置７からの間隔が小さすぎると、この保護ガス雰囲気はクロスジェット８の周囲に発生する負圧によってクロスジェット８の方向に引かれるからである。これによって、アーク溶接工程６は、必要な保護ガス雰囲気内で実施できない場合がある。
【００３２】
クロスジェット８のこのような形成によって、クロスジェット案内装置７により、ハウジング２７内部のほぼ閉鎖されたシステムが形成され、この結果、クロスジェット案内装置７の開口部３０の外側に、空気流は全く形成されないか又は僅かな空気流しか形成されない。これによって、溶接工程、特にアーク溶接工程６からのクロスジェット８又はクロスジェット案内装置７の非常に僅かな間隔を形成でき、この結果、レーザーハイブリッド溶接ヘッド１のサイズが実質的に低減され、したがって、レーザーハイブリッド溶接ヘッド１の取り扱いが本質的に改善される。煙又は解放された金属部分からレーザー４若しくはレーザー光装置又は光学集光ユニットを保護するために、例えば純粋なレーザー溶接工程のような他の用途の場合にも、このようなクロスジェット案内装置７を使用できることが当然可能である。本質的な利点は、クロスジェット放射３２が開口部３０の内部にのみ現れ、従って、この開口部３０の外側に、空気流は全く形成されないか又は僅かな空気流しか発生されないことにある。
【００３３】
クロスジェット案内装置７の特別な形成によって、レーザー４に対し１つのみの限定された衝突面の形成が達成されるが、この理由は、クロスジェット案内装置７を介して、特にハウジング２７を介して、解放された金属部分若しくは溶接スパッタ又は煙が遮られ、したがって、レーザー光線３１が貫通放射する開口部３０の領域においてのみ、上記の解放された金属部分がレーザー４若しくはレーザー光装置又は光学集光ユニットに向かって進むことができるからである。これによって、これらの金属の大部分がハウジング２７から遮られ、残りの部分は、開口部３０内のクロスジェット放射３２を介して運ばれる。従って、溶接スパッタがレーザー４に向かって進むことはほとんど不可能である。この場合、このスペースを開口部３０に限定することによって、クロスジェット８の簡単な形成及び簡単な生成が可能になることも重要であるが、これは、従来の技術からの開放システムに当てはまるように、クロスジェットが大きな面で作用する必要がないからである。このために、例えば、クロスジェット案内装置が、割り当てられたレーザー４若しくはレーザー光装置又は光学集光ユニットを少なくとも部分的に囲むか、あるいはハウジング２７からレーザー４までの間隔２８がハウジング２７の対応する形成によって閉じられるように、クロスジェット案内装置７又はハウジング２７を形成することが可能であり、この結果、レーザー４若しくはレーザー光装置又は光学集光ユニットのような保護すべき部分への汚れ又は他の異物の側方の進入も阻止でき、開口部３０を介したアクセスのみ可能である。この場合、この領域に、すなわちレーザー４とクロスジェット案内装置７との間に、供給管９から分岐される過圧が形成可能である。このことは、チャネル２４又は２５の少なくとも１つがレーザー４の方向に少なくとも１つの孔を有するように、より簡単に行うことができ、これによって、供給される圧縮空気の一部はレーザー４の方向にこの孔を介して流出でき、したがって、ハウジング２７の上方のこの領域に、対応する過圧を形成することができる。
【００３４】
さらに、本発明によるレーザーハイブリッド溶接ヘッド１は１つ又は複数の表示ユニット３５（概略的に図示）を備え、このユニットによって、構成要素の相互位置が表示され、すなわち所定の位置又は初期位置から出発して、構成要素、特にレーザー４及び溶接バーナー５をＸ、Ｙ及びＺ方向に互いに調整することができる。この場合、これらの調整工程は表示ユニット３５によって表示され又は読み取ることができるので、両方の構成要素の相互の再度の調整を常に繰り返すことができる。これによって、異なる溶接工程のためにレーザーハイブリッド溶接ヘッド１を調整することができ、また対応する初期値により簡単にリセットすることができる。
【００３５】
この場合、例えば、個々の構成要素、特にレーザー４及び溶接バーナー５は、機械的な調整ストローク（図示せず）のために従来技術から公知の電子式記録装置又は測定装置と接続されることも可能であり、記録装置のこれらの値は表示ユニット３５を介して表示することができる。このため、表示ユニット３５をレーザーハイブリッド溶接ヘッド１に直接、あるいは中央制御装置に配置することが可能であり、このため、記録装置はラインを介して表示ユニット３５又は制御装置に値を送信する。従って、レーザーハイブリッド溶接ヘッド１の調整の再現が電子的な方法で常に可能になる。当然、個々の構成要素を電子式調整システムに適切に固定する際に、調整を自動化することが可能であり、この結果、変位値のみを調整すればよく、これに基づき、対応する調整システムによって調整が行われる。
【００３６】
完全な理解のために、概略的に示したように、個々の構成要素が、ラインを介して対応する供給装置と接続されることをさらに指摘する。このため、レーザー４は、供給管３６を介して対応するエネルギ源と接続される。さらに、溶接バーナー５はホースパケット３７を介して溶接装置と接続される。レーザー４のエネルギー源の代わりに、レーザーを溶接装置と直接接続することも可能であり、この場合、レーザー４及び溶接バーナー５のエネルギーは溶接装置から供給される。
【００３７】
レーザーハイブリッド溶接ヘッド１の特別な形成によって、いかなるラインも溶接工程の領域の中まで一切配設されないことが実現されるが、これは、これらのラインのすべてが対向側で構成要素と接続されるからである。これによって、張り出すラインが構成要素の周囲に一切配置されないので、レーザーハイブリッド溶接ヘッド１がライン又は対象物に吊設されたままであることが防止される。従って、張り出しライン又は部分に注意を払う必要がないので、レーザーハイブリッド溶接ヘッド１をロボットの変更なしに、特にそのプログラミングされた走行面を左右対称に使用できる可能性も得られ、この結果、レーザーハイブリッド溶接ヘッド１の特別な形成によって、アクセスが難しい箇所においてもレーザーハイブリッド溶接ヘッドを使用できる。
【００３８】
さらなる実施例（図６）では、レーザーハイブリッド溶接ヘッド１は平面図で示され、その中心に再び有形部材１１が配置される。この有形部材１１に、既述したような個々の構成要素が固定される。
【００３９】
しかし、既述したように、供給管９及び排出管１０は、組立要素２又は有形部材１１に一体化されず、有形部材１１に対し平行に延在して配置されるか、又はこの有形部材に固定される。この場合供給管及び排出管は、両方の構成要素の間に、特にレーザー４及び溶接バーナー５との間に配置されるか又は延在する。この実施例では、有形部材１１にも、内部に位置するチャネル１３〜１５はない。
【００４０】
さらに、この配置によって、張り出しラインなしに、レーザーハイブリッド溶接ヘッド１の対称的な構造が再び得られることが保証される。個々の構成要素を固定するために、市販の固定システムが使用されるので、その構造については、図１〜図５の前述の実施例とほぼ等しいので特に説明しない。
【００４１】
図１〜図６に図示した実施例では、構成要素、特にレーザー４若しくはレーザー光装置又は光学集光ユニット及び溶接バーナー５の組立は、組立要素２、特に有形部材１１の両側で行われ、これに対し、公知の従来の技術では、レーザー及び溶接バーナーが組立プレートの片側のみに配置され、一方、対向側面ではロボット、特にロボットアームとの接続のみが行われるように、レーザーハイブリッド溶接ヘッドが構成されることのみを指摘する。このような配置によって、過度に広い、故に取扱いの難しいレーザーハイブリッド溶接ヘッド１が形成される。
【００４２】
図７〜図９には、モジュール式レーザーハイブリッドバーナー又はモジュール式レーザーハイブリッド溶接ヘッド１の他の実施例が示され、この実施例では、少なくとも１つの組立要素２に、特に有形部材１１に、レーザー４若しくはレーザー光装置又は光学集光ユニットのような構成要素と、溶接工程用のバーナー又は溶接バーナー５の要素が配設される。さらに、モジュール式レーザーハイブリッドバーナーは、少なくとも１つの供給管９と排出管１０とを介して圧縮空気供給システムと接続される、クロスジェット８（図示せず）を形成するための装置、特にクロスジェット案内装置７を備える。
【００４３】
バーナー又は溶接バーナー５は複数の独立したモジュールから構成され、この場合、少なくとも１つのモジュール、特にバーナー本体１９は、多様な接合工程、特に溶接工程又は半田付け工程に改造可能である。この場合、バーナー本体１９を交換することによって、ＭＩＧ／ＭＡＧ溶接方法、ＴＩＧ／ＷＩＧ溶接方法、ダブルワイヤ溶接方法、プラズマ溶接方法を形成するために、又はレーザーコールドワイヤ半田付け、レーザーホットワイヤ半田付け、アークなしのレーザー溶接のために、バーナー本体を形成することができ、すなわち異なる接合工程用の異なるバーナー本体１９を溶接バーナー５のモジュールと接続することができる。この結果、同一のレーザーハイブリッド溶接ヘッド１によって異なる方法を実施することができ、この場合、溶接バーナー５全体を、特にモジュールを交換する必要はない。
【００４４】
これによって、多様な溶接方法へのレーザーハイブリッドバーナーの非常に迅速な装備変更が、有利に達成される。特に、重要な利点は、モジュール式の形成に基づきバーナー本体１９の交換を自動化できることにある。従って、ロボット技術で一般的であるように、工具交換を介してこの交換を行うことができる。この場合、例えば、図示されていない外部ワイヤ供給装置あるいは他の溶接バーナー５又はバーナー本体１９のような、場合によっては追加の構成要素又は追加モジュールが、有形部材１１にすでに取り付けられているか、あるいはそれらがバーナー本体１９と接続されており、この結果、機械的な変更又は設定を行う必要がないことが特に有利であると証明されている。
【００４５】
この場合、溶接バーナー５は、駆動モジュール４０と固定モジュール４１とバーナー本体１９とから形成され、また例えば外部ワイヤ供給モジュールのような他の追加モジュールが接続可能である。バーナー本体１９の交換を行うことができるように、バーナー本体１９は、接続モジュール４２を介して、特にボルト接続又はコネクタを介して、溶接バーナー５の固定モジュール４１と接続される。個々のモジュール、特に駆動モジュール４０及び固定モジュール４１は有形部材１１に固定され、これに対し、バーナー本体１９は溶接バーナーの固定モジュール４１に接続される。従って、バーナー本体１９の交換の際に、有形部材１１に固定されたモジュールの位置を保持できるので、レーザー５、特にレーザー光線に対する設定は変更されない。これによって、他のバーナー本体１９の長さを対応して形成できることが可能になり、この結果、常に最適な溶接工程を実施することができる。バーナー本体１９の各々は、好ましくは常に同一のバーナー長さで製造され、精密構成部品として形成される。しかしこの場合、例えば図９から明らかなように、バーナー本体１９は異なる形態を有することができる。この実施態様では、バーナー本体１９は、半田付け工程用に構想されており、溶接材料、特に溶接ワイヤ２１の供給は、溶接工程と異なる他の角度で行われる。
【００４６】
さらに、有形部材１１に追加モジュールを同様に固定することが可能である。このため、この際に、対応する固定システムを有形部材に予め据え付けることが可能であり、この結果、組立又は分解の自動化が再び可能である。半田付け及び溶接のために溶接バーナー５を組み合わせて形成することによって、全体の供給管が保護ガス雰囲気のために存在するので、半田付け工程で保護ガス雰囲気を形成することが可能である。
【００４７】
整理のため、溶接装置１をより良く理解するために、１つ又は複数の構成部材は、部分的に、縮尺通りでなく大きく又は小さく示されていることを最後に指摘する。
【００４８】
独自の創意に富んだ解決方法の基礎となる課題は、詳細な説明から理解できる。
【００４９】
特に、図１〜図６に示した個々の実施態様及び措置は、本発明による独自の解決方法の対象を形成する。これに関する本発明による課題及び解決方法は、これらの図面の詳細な説明から理解できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明によるレーザーハイブリッド溶接ヘッド構造の単純化した概略側面図である。
【図２】
レーザーハイブリッド溶接ヘッドの有形部材の単純化した概略正面図である。
【図３】
レーザーハイブリッド溶接ヘッド用のクロスジェット案内装置の単純化した概略平面図である。
【図４】
図３のＩＶ−ＩＶ線によるクロスジェット案内装置の単純化した概略断面図である。
【図５】
図３のＶ−Ｖ線によるクロスジェット案内装置の他の単純化した概略断面図である。
【図６】
レーザーハイブリッド溶接ヘッドの他の実施例の単純化した概略平面図である。
【図７】
レーザーハイブリッド溶接ヘッド構造の実施例の単純化した概略図である。
【図８】
図７によるカバープレートを取り外したレーザーハイブリッド溶接ヘッドの実施例である。
【図９】
レーザー半田方法のためのレーザーハイブリッド溶接ヘッドの他の実施例である。
【符号の説明】
１…レーザーハイブリッド溶接ヘッド
２…組立要素
３…ロボットアーム
４…レーザー
５…溶接バーナー
６…アーク溶接工程
７…クロスジェット案内装置
８…クロスジェット
９…供給管
１０…排出管
１１…有形部材
１２…固定用切欠き
１３…チャネル
１４…チャネル
１５…チャネル
１６…マニピュレータ
１７…固定装置
１８…遮断装置
１９…バーナー本体
２０…固定本体
２１…溶接ワイヤ
２２…遮断装置
２３…前面
２４…チャネル
２５…チャネル
２６…チャネル
２７…ハウジング
２８…間隔
２９…保護ガラス
３０…開口部
３１…レーザー光線
３２…クロスジェット放射
３３…流出チャネル
３４…流入チャネル
３５…表示ユニット
３６…供給管
３７…ホースパケット
４０…駆動モジュール
４１…固定モジュール
４２…接続モジュール

Claims (28)

1. レーザー（４）若しくはレーザー光装置又は光学集光ユニットのような構成要素と、アーク溶接工程（６）用の溶接バーナー（５）及び溶接ワイヤ（２１）用の供給装置の少なくとも一方の要素と、少なくとも１つの供給管（９）と排出管（１０）とを介して圧縮空気供給システムと接続された、クロスジェット（８）を形成するための装置とが、少なくとも１つの組立要素（２）に配置されたレーザーハイブリッド溶接工程用の装置、特にレーザーハイブリッド溶接ヘッド（１）において、
   前記クロスジェット（８）用の圧縮空気の前記供給管（９）及び前記排出管（１０）が、両方の構成要素の間、特に前記レーザー（４）若しくは前記レーザー光装置又は前記光学集光ユニットと、前記溶接バーナー（５）又は前記溶接ワイヤ（２１）用の供給装置の要素との間に配置されることを特徴とする装置。
2. 前記組立要素（２）が、前記レーザーハイブリッド溶接ヘッド（１）の構成要素用の固定用切欠き（１２）を有する有形部材（１１）によって形成されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記組立要素（２）が、好ましくは前記排出管（１０）を形成して中心に延在する導通チャネル（１３）を備え、該チャネル（１３）に対して平行に、好ましくは前記供給管（９）を形成する２つの他のチャネル（１４、１５）が配置されるように、前記組立要素が形成されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記組立要素（２）が固定装置（１７）を介してロボットのマニピュレータ（１６）に接続されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
5. 前記ロボットの前記マニピュレータ（１６）と前記組立要素（２）との間に、前記レーザーハイブリッド溶接ヘッド（１）への力の作用を回避するための遮断装置（１８）が配置されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
6. 前記溶接バーナー（５）の要素がバーナー本体（１９）と固定本体（２０）とによって形成されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
7. 前記バーナー本体（１９）と前記固定本体（２０）との間に、該バーナー本体（１９）への力の作用を回避するための遮断装置（２２）が配置されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置。
8. 前記組立要素（２）の、特に有形部材（１１）の前面（２３）に、クロスジェット案内装置（７）が固定されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置。
9. 前記クロスジェット案内装置（７）が、前記レーザー（４）若しくは前記レーザー光装置又は前記光学集光ユニットの下方に間隔（２８）を空けて配置されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置。
10. 前記クロスジェット案内装置（７）が、前記レーザー（４）のレーザー光線（３１）が貫通放射する開口部（３０）を備えることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の溶接装置。
11. 前記組立要素（２）の一方の側面に前記レーザー（４）若しくは前記レーザー光装置又は前記光学集光ユニットが配置され、前記組立要素（２）の他の側面、特に向かい合う側面に前記溶接バーナー（５）が配置されることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装置。
12. 前記溶接バーナー（５）が、ＭＩＧ／ＭＡＧ溶接工程を実施するためのＭＩＧ／ＭＡＧ溶接バーナーによって形成されることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の装置。
13. クロスジェット（８）が形成される前記クロスジェット案内装置（７）が、少なくとも部分的に前記レーザー（４）若しくは前記レーザー光装置又は前記光学集光ユニットを囲むか又は覆うように形成されたハウジング（２７）を備えることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の装置。
14. 好ましくは少なくとも１つの供給管（９）と排出管（１０）とを介して、圧縮空気を供給するための圧縮空気供給システムと接続されたクロスジェット（８）を、特にクロスジェット放射（３２）を発生させるか又は形成するためのハウジングを有するクロスジェット案内装置（７）において、
    前記クロスジェット案内装置（７）のハウジングが、レーザー光線（３１）が通って延在するための導通開口部（３０）を備え、該開口部（３０）の前面に、圧縮空気用、特に前記クロスジェット（８）又は前記クロスジェット放射（３２）用の流出チャネル（３３）及び対向する流入チャネル（３４）が配置されることを特徴とするクロスジェット案内装置。
15. 前記流出チャネル（３３）がチャネル（２４、２５）に接続され、前記流入チャネル（３４）がチャネル（２６）に接続されることを特徴とする、請求項１４に記載のクロスジェット案内装置。
16. 圧縮空気を前記開口部（３０）の中に供給するための流出チャネル（３３）と、圧縮空気を前記開口部（３０）から排出するための流入チャネル（３４）とが形成されることを特徴とする、請求項１４又は１５に記載のクロスジェット案内装置。
17. 空気流、特にクロスジェット（８）又はクロスジェット放射（３２）を形成するためのハウジング（２７）が前記開口部（３０）内に形成されることを特徴とする、請求項１４〜１６のいずれか１項に記載のクロスジェット案内装置。
18. 前記流入チャネル（３４）が、前記流出チャネル（３３）よりも大きな直径又はより大きな断面積を有することを特徴とする、請求項１４〜１７のいずれか１項に記載のクロスジェット案内装置。
19. 前記ハウジング（２７）が、圧縮空気の供給及び排出が好ましくは前記ハウジング（２７）の前面又は側面で行われるように形成されることを特徴とする、請求項１４〜１８のいずれか１項に記載のクロスジェット案内装置。
20. 前記ハウジング（２７）が、圧縮空気の少なくとも１つの部分流を排出するための他のチャネルを備えることを特徴とする、請求項１４〜１９のいずれか１項に記載のクロスジェット案内装置。
21. 前記ハウジング（２７）がＬ字状に形成され、前記開口部（３０）が前記ハウジング（２７）を通して延在し、対向する２つの側面に対しほぼ垂直に方向付けられることを特徴とする、請求項１４〜２０のいずれか１項に記載のクロスジェット案内装置。
22. 少なくとも１つの組立要素（２）に、レーザー（４）若しくはレーザー光装置又は光学集光ユニットのような構成要素と、接合工程用のバーナー又は溶接バーナー（５）の要素とが配置され、また好ましくは前記溶接バーナーが、少なくとも１つの供給管（９）と排出管（１０）とを介して圧縮空気供給システムと接続された、クロスジェット（８）を形成するための装置を備える、モジュール式レーザーハイブリッド溶接ヘッド（１）において、
    前記バーナー又は前記溶接バーナー（５）が複数の独立したモジュールから構成され、少なくとも１つのモジュール、特にバーナー本体（１９）が、多様な接合工程に、特に溶接工程又は半田付け工程に改造可能であることを特徴とするモジュール式レーザーハイブリッド溶接ヘッド。
23. 前記バーナー又は前記溶接バーナー（５）、特に前記バーナー本体（１９）が、ＭＩＧ／ＭＡＧ溶接方法、ＴＩＧ／ＷＩＧ溶接方法、ダブルワイヤ溶接方法、プラズマ溶接方法を形成するために、又はレーザーコールドワイヤ半田付け、レーザーホットワイヤ半田付け、アークなしのレーザー溶接のために形成されることを特徴とする、請求項２２に記載のモジュール式レーザーハイブリッド溶接ヘッド。
24. 半田付けのために、前記溶接バーナー（５）、特に前記バーナー本体（１９）を形成する際に、保護ガス雰囲気が構成されることを特徴とする、請求項２２又は２３に記載のモジュール式レーザーハイブリッド溶接ヘッド。
25. 前記バーナー本体（１９）が、接続モジュール（４２）を介して、特にボルト接続又はコネクタを介して、前記溶接バーナー（５）の固定モジュール（４１）と接続されることを特徴とする、請求項２２〜２４のいずれか１項に記載のモジュール式レーザーハイブリッドバーナー。
26. 前記溶接バーナーが、駆動モジュール（４０）と固定モジュール（４１）と前記バーナー本体（１９）とから形成され、例えば外部ワイヤ供給モジュールのような他の追加モジュールが接続可能であることを特徴とする、請求項２２〜２５のいずれか１項に記載のモジュール式レーザーハイブリッドバーナー。
27. 前記モジュールの各々、特に駆動モジュール（４０）及び固定モジュール（４１）が有形部材（１１）に固定され、これに対し、前記バーナー本体（１９）が前記溶接バーナー（５）の前記固定モジュール（４１）に固定されることを特徴とする、請求項２２〜２６のいずれか１項に記載のモジュール式レーザーハイブリッドバーナー。
28. 前記追加モジュールが、同様に前記有形部材（１１）に固定されることを特徴とする、請求項２２〜２７のいずれか１項に記載のモジュール式レーザーハイブリッドバーナー。